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第八章 平面解析几何
第1讲 直线的方程
基础巩固题组
(建议用时:40分钟)
一、选择题
1.如图中的直线l1,l2,l3的斜率分别为k1,k2,k3,则
( )
A.k1<k2<k3
B.k3<k1<k2
C.k3<k2<k1
D.k1<k3<k2
解析 直线l1的倾斜角α1是钝角,故k1<0,直线l2与l3的倾斜角α2与α3均为锐角,且α2>α3,所以0<k3<k2,因此k1<k3<k2,故选D.
答案 D
2.(2021·太原质检)若直线l与直线y=1,x=7分别交于点P,Q,且线段PQ的中点坐标为(1,-1),则直线l的斜率为
( )
A. B.- C.- D.
解析 依题意,设点P(a,1),Q(7,b),则有解得a=-5,b=-3,从而可知直线l的斜率为=-.
答案 B
3.两条直线l1:-=1和l2:-=1在同始终角坐标系中的图象可以是
( )
答案 A
4.(2022·郑州模拟)直线l经过点A(1,2),在x轴上的截距的取值范围是(-3,3),则其斜率的取值范围是
( )
A.
B.∪
C.(-∞,1)∪
D.(-∞,-1)∪
解析 设直线的斜率为k,如图,过定点A的直线经过点B时,直线l在x轴上的截距为3,此时k=-1;过定点A的直线经过点C时,直线l在x轴上的截距为-3,此时k=,满足条件的直线l的斜率范围是(-∞,-1)∪.
答案 D
5.设直线ax+by+c=0的倾斜角为α,且sin α+cos α=0,则a,b满足
( )
A.a+b=1 B.a-b=1
C.a+b=0 D.a-b=0
解析 由sin α+cos α=0,得=-1,即tan α=-1.
又由于tan α=-,所以-=-1.
即a=b,故应选D.
答案 D
二、填空题
6.若点A(4,3),B(5,a),C(6,5)三点共线,则a的值为________.
解析 ∵kAC==1,kAB==a-3.
由于A,B,C三点共线,
所以a-3=1,即a=4.
答案 4
7.(2021·烟台模拟)直线3x-4y+k=0在两坐标轴上的截距之和为2,则实数k=________.
解析 令x=0,得y=;令y=0,得x=-,
则有-=2,所以k=-24.
答案 -24
8.一条直线经过点A(-2,2),并且与两坐标轴围成的三角形的面积为1,则此直线的方程为________.
解析 设所求直线的方程为+=1.
∵A(-2,2)在此直线上,
∴-+=1.①
又因直线与坐标轴围成的三角形面积为1,
∴|a|·|b|=1.②
由①②可得(1)或(2)
由(1)解得或方程组(2)无解.
故所求的直线方程为+=1或+=1,
即x+2y-2=0或2x+y+2=0为所求直线的方程.
答案 x+2y-2=0或2x+y+2=0
三、解答题
9.已知直线l与两坐标轴围成的三角形的面积为3,分别求满足下列条件的直线l的方程:
(1)过定点A(-3,4);
(2)斜率为.
解 (1)设直线l的方程是y=k(x+3)+4,它在x轴,y轴上的截距分别是--3,3k+4,
由已知,得(3k+4)=±6,
解得k1=-或k2=-.
故直线l的方程为2x+3y-6=0或8x+3y+12=0.
(2)设直线l在y轴上的截距为b,则直线l的方程是
y=x+b,它在x轴上的截距是-6b,
由已知,得|-6b·b|=6,∴b=±1.
∴直线l的方程为x-6y+6=0或x-6y-6=0.
10.设直线l的方程为(a+1)x+y+2-a=0(a∈R).
(1)若l在两坐标轴上的截距相等,求l的方程;
(2)若l不经过其次象限,求实数a的取值范围.
解 (1)当直线过原点时,该直线在x轴和y轴上的截距为0,明显相等.∴a=2,方程即为3x+y=0.
当直线不过原点时,由截距存在且均不为0,
得=a-2,即a+1=1,
∴a=0,方程即为x+y+2=0.
综上,l的方程为3x+y=0或x+y+2=0.
(2)将l的方程化为y=-(a+1)x+a-2,
由题意得或∴a≤-1.
综上可知a的取值范围是(-∞,-1].
力量提升题组
(建议用时:35分钟)
11.(2021·东阳三校调研)一次函数y=-x+的图象同时经过第一、三、四象限的必要不充分条件是
( )
A.m>1,且n<1 B.mn<0
C.m>0,且n<0 D.m<0,且n<0
解析 由于y=-x+经过第一、三、四象限,故->0,<0,即m>0,n<0,但此为充要条件,因此,其必要不充分条件为mn<0.
答案 B
12.若直线l:y=kx-与直线2x+3y-6=0的交点位于第一象限,则直线l的倾斜角的取值范围是
( )
A. B.
C. D.
解析
如图,直线l:y=kx-,过定点P(0,-),又A(3,0),∴kPA=,则直线PA的倾斜角为,满足条件的直线l的倾斜角的范围是.
答案 B
13.已知直线x+2y=2分别与x轴、y轴相交于A,B两点,若动点P(a,b)在线段AB上,则ab的最大值为________.
解析 直线方程可化为+y=1,故直线与x轴的交点为A(2,0),与y轴的交点为B(0,1),由动点P(a,b)在线段AB上,可知0≤b≤1,且a+2b=2,从而a=2-2b,故ab=(2-2b)b=-2b2+2b=-22+,由于0≤b≤1,故当b=时,ab取得最大值.
答案
14.直线l过点P(1,4),分别交x轴的正方向和y轴的正方向于A,B两点.
(1)当|PA|·|PB|最小时,求l的方程;
(2)当|OA|+|OB|最小时,求l的方程.
解 依题意,l的斜率存在,且斜率为负.
设l:y-4=k(x-1)(k<0).
令y=0,可得A;
令x=0,可得B(0,4-k).
(1)|PA|·|PB|= ·
=-(1+k2)=-4≥8.(留意k<0)
∴当且仅当=k且k<0即k=-1时,
|PA|·|PB|取最小值.
这时l的方程为x+y-5=0.
(2)|OA|+|OB|=+(4-k)=5-≥9.
∴当且仅当k=且k<0,即k=-2时,|OA|+|OB|取最小值.这时l的方程为2x+y-6=0.
15.已知O为平面直角坐标系的原点,过点M(-2,0)的直线l与圆x2+y2=1交于P,Q两点.
(1)若·=-,求直线l的方程;
(2)若△OMP与△OPQ的面积相等,求直线l的斜率.
解 (1)依题意知直线l的斜率存在,∵直线l过点M(-2,0),故可设直线l的方程为y=k(x+2).
∵PQ两点在圆x2+y2=1上,∴||=||=1.
∵·=-,即||·||cos∠POQ=-.
∴∠POQ=120°,∴点O到直线l的距离等于.
∴=,解得k=±.
∴直线l的方程为x-y+2=0或x+y+2=0.
(2)∵△OMP与△OPQ的面积相等,∴MP=PQ,
即P为MQ的中点,∴=2.
设P(x1,y1),Q(x2,y2),
∴=(x2+2,y2),=(x1+2,y1),
∴
即(*)
∵P、Q两点在圆x2+y2=1上,
∴(**)
由(*)及(**)得
解得
故直线l的斜率k=kMP=±.
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